Tecnología de sonda de perlas

La tecnología de sonda de perlas ( BPT ) es una técnica que proporciona acceso eléctrico (denominado "acceso nodal") a los circuitos de las placas de circuito impreso (PCB) para realizar pruebas en circuito (ICT) . ^{[ 1 ] [ 2 ]} Utiliza pequeñas perlas de soldadura colocadas en las pistas de la placa para permitir la medición y el control de las señales mediante una sonda de prueba. Esto permite el acceso a placas en las que las almohadillas de prueba ICT estándar no son viables debido a limitaciones de espacio.

La tecnología de sondas de perlas es un método de sondeo utilizado para conectar equipos de prueba electrónicos al dispositivo bajo prueba (DUT) dentro de un soporte de soldadura . La técnica se utilizó por primera vez en la década de 1990 ^{[ 3 ]} y originalmente recibió el nombre de Waygood bump en honor a uno de sus principales promotores, Rex Waygood. También se les conoce comúnmente como protuberancias de soldadura. ^{[ 4 ]} Las sondas de perlas se diseñaron para cuando hay menos de 30 milésimas de pulgada disponibles para puntos de sondeo en la PCB. Se utilizan con sondas de prueba estándar ICT con resorte para conectar el equipo de prueba al DUT.

Las sondas de soldadura están hechas de pequeñas perlas de soldadura que se colocan sobre las pistas del PCB. Se fabrican utilizando las mismas técnicas que otras soldaduras. Su construcción requiere abrir un orificio en la máscara de soldadura , dejando al descubierto la pista de cobre. Este orificio tiene un tamaño preciso para controlar la cantidad de metal que forma la perla. Se aplica pasta de soldadura en la zona y se vuelve a soldar . Durante este proceso, la soldadura fluye y se adhiere a la pista de cobre. La tensión superficial hace que la perla tenga una superficie curva y se eleve por encima de la máscara de soldadura, donde se solidifica formando la sonda. La perla tendrá una forma aproximadamente ovalada y puede medir entre 15 y 25 milésimas de pulgada de largo. Una perla bien construida tiene el mismo ancho que la pista y es lo suficientemente ancha como para no tocar la máscara de soldadura circundante. De esta forma, la perla es accesible para realizar pruebas utilizando una sonda con un extremo plano, lo que ayuda a compensar la acumulación de tolerancia en el dispositivo de prueba y el PCB.

Las sondas de perlas se pueden usar en circuitos donde el paso de pines es demasiado pequeño para permitir almohadillas de prueba estándar. Esto es cada vez más común a medida que los pasos de pines continúan reduciéndose, particularmente en dispositivos embebidos. Por lo general, el ancho de las sondas de perlas es el ancho de las pistas de PCB con una longitud de aproximadamente tres veces este. Esto permite un alto grado de flexibilidad en su posicionamiento y, en algunos casos, se puede aplicar retrospectivamente a diseños existentes. Debido a su pequeño tamaño, las sondas de perlas no afectan la calidad de la señal de las señales que se transfieren dentro de la pista de PCB. ^{[ 5 ] [ 6 ]} Esto es especialmente útil en interconexiones de entrada/salida de alta velocidad (HSIO), donde una almohadilla de prueba estándar interferiría con la señal.

• El proceso de soldadura que forma la sonda de soldadura deja una capa de fundente . Según el proceso de fabricación, este fundente puede tener distintos niveles de dureza. Un fundente con dureza cerosa puede reducir la fuerza de deformación del cordón, impidiendo un contacto adecuado con la sonda de prueba durante el primer contacto. Este problema se reduce en los contactos posteriores, ya que el fundente se desplaza. Las sondas de prueba con extremos dentados del tamaño apropiado también pueden facilitar la medición de las sondas de soldadura cuando el fundente representa un problema.
• Las sondas de perlas requieren que la pista que se está probando esté ubicada en la superficie . Esto las hace inadecuadas para probar placas de alta densidad con muchas pistas ocultas o internas y vías enterradas .

• La tecnología Boundary Scan integra componentes de prueba en los circuitos integrados (CI) montados en la placa, lo que permite leer o controlar los pines de los CI. Esto posibilita la prueba de interconexiones para las que no es posible el acceso físico, como componentes BGA o rutas de señal intercaladas entre capas planas. Un controlador Boundary Scan utiliza cuatro o más pines dedicados en la placa para controlar las celdas de prueba en serie y recibir los valores medidos. Su desventaja radica en que requiere infraestructura específica en la placa para admitir Boundary Scan.
• El componente de acceso de prueba (TAC) utiliza un dispositivo como el 0201 como objetivo para una sonda grande, como en los ejemplos de protuberancias de soldadura. La ventaja de esta técnica es que proporciona dos puntos objetivo en cada extremo del encapsulado. La desventaja es que puede aumentar el proceso y el costo de la PCB. ^{[ 7 ]}
• Se ha descrito una técnica ^{[ 8 ]} que abre ventanas en la máscara de soldadura para crear puntos de prueba ubicados directamente en las pistas de la PCB. Esta técnica utiliza una sonda con punta de goma conductora para contactar el punto de prueba, que puede tener un acabado de nivelación de soldadura por aire caliente conductor (HASL) .